随着钢铁企业工艺技术的进步，对铁水、钢水的计量越来越重要，其中称量系统尤以起重机电子秤使用更为广泛。起重机称量可应用于炼钢工艺从废料处理配料直至成品控制的各个阶段，为过程和质量控制提供相关数据，以便精确控制原料配比。起重机电子称量系统可在吊运过程中实现称量，无需额外占用称量时间和空间，且能与计算机联网、实现作业过程的程序化控制，故在现代炼钢企业中得到广泛应用。

1 冶金起重机电子称重系统组成

冶金起重机电子称重系统主要由传感器、信号变送器、控制仪表、大屏幕显示器、电缆附件等组成，也可根据工艺要求额外配置打印输出、无线传输系统等。

2 影响电子称重系统精度的因素

国际法制计量组织 (OIML) 将非自动电子称划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ等 4 个级别。通常情况下，冶金起重机电子称重是作为工艺称重使用，故其常用的系统精度等级为: 0. 3%FS (Ⅳ级)。

在实际使用中，影响电子称重系统精度的因素很多，其中主要因素有环境温度、传感器类型、传感器形式、传感器参数选型、传感器安装位置、称重信号的传输、称重系统设计细节、安装工艺及使用维护等。

3 提高电子称重系统精度的措施

3. 1 补偿因环境温度变化引起的误差

环境温度的变化会造成不同现象的测量误差。如温度变化时，零点会有变化，称为温度引起的零点漂移; 在应力不变的情况下，不同温度条件有不同的输出，称为灵敏度漂移。一般对于零点漂移可采用在桥路中串联、并联补偿电阻的方法，也可采用 A/D 转换器进行温度补偿。由于冶金起重机通常应用于环境温度较高的场合，为获得较高的称重精度，需要对称重系统进行温度补偿。

3. 2 合理选择传感器种类

传感器是一种将力转换成电信号的装置，其性能的优劣在很大程度上决定了电子称的准确度和稳定性。在多种类型的传感器中，压磁式传感器和电阻应变式传感器适用于起重机的使用。压磁式传感器，具有输出功率大、信号强、抗干扰性好等优点，缺点是线性度和测量精度一般、频率响应较低。电阻应变式传感器具有规格齐、线性度好、精度高、频率响应特性好、受潮湿影响小等优点，可在高温、振动等恶劣环境下工作。由于电阻应变式传感器具有上述优点，故在国内冶金起重机电子称重系统中得到广泛应用。

3. 3 设计传感器形式

传感器形式对精度的影响是由于形式变化的同时其内部构造会发生变化，精度随之改变，这是由传感器自身特性决定的。以国内常用的双剪切梁桥式结构传感器为例，传感器加载部位应采用互为垂直的双弧形结构，这样才能将承载重量可靠地传递给传感器，保证称量精度。

3. 4 选择传感器的量程、精度

1) 考虑起重机实际工况，传感器的量程一般按额定起重量的 0. 8 ～ 1. 1 倍来选用。传感器量程选择过大，将影响称重系统精度。

2) 由于电子称需要达到较高的系统精度，故其传感器的性能应不低于精度等级为 0. 05%(FS)、灵敏度2 mV/V、非线性度为0. 05%等的要求。

3. 5 提高传感器受力所占起重量的百分比

传感器受力所占额度起重量的百分比越高，称重系统的精度就越好。

3. 6 选择传感器安装位置及其优缺点

1) 双层小车型 用一个台面把起重小车抬起一定高度，将传感器通过台面安装在小车下。其优点是能检测到起吊重物的全部重量，具有较高的精度，且不受起升高度和钢丝绳在运动中产生的摩擦力的影响。缺点是起重机整机高度增加影响厂房造价，还需要考虑 2 层小车之间浮动联接的设计。

2) 托小车型 (轨道式传感器) 采用与小车轨道相适应的传感器，局部替代小车轨道，当小车车轮全部运行到传感器上时，可测得全部质量。其优点是检测精度高，且不受起升高度的影响;缺点是只能在定点位置测量，使用时需要保证定位误差。

3) 托动滑轮轴型 安装在吊钩横梁的滑轮轴上部。此种安装形式的传感器距离载荷较近，且需要经过随吊钩运行的电缆来传递信号，故传感器及电缆容易受载荷的高温影响

4) 托定滑轮轴型 将定滑轮轴用 2 只专用双剪切梁式传感器托起。并对定滑轮轴进行限位，使被称物料通过定滑轮轴将质量传给传感器完成称量工作。这种结构经济性好、安装简单方便、计量稳定可靠，实际应用较为广泛。

3. 7 减小称重信号传输的衰减与干扰

1) 为提高电子称重系统的精度，减小在电缆中微弱称重信号的干扰，应采用信号前端数字处理技术，使在电缆中传输的信号为 RS232C 格式的0/20 mA 数字信号。

2) 传感器与接线盒的连线距离不超过 30 m。对于具有较大电磁干扰的环境条件 (如有功率强大的变频电源干扰时)，称重数传器与显示器之间的连接应采用专用屏蔽电缆，屏蔽电缆的屏蔽层应在显示器一端接地。

3. 8 称重系统设计时的注意事项

1) 对于不是计量起重量的全部 (卷筒上的钢丝绳拉力不参加计重) 的系统，随着起升高度的变化，参加计重的钢丝绳长度随之变化，从而引起同一质量在不同高度上显示不同的数值。为解决此问题，需要在称重系统中加入钢丝绳补偿装置，将钢丝绳变化信号输入控制仪表，经过系统补偿之后，显示的质量便不再随起升高度而变化。

2) 传感器的安装位置最好有利于防潮、防尘，以避免因潮湿和灰尘对系统精度的影响。

3) 称重数传器与多个传感器并联时，由于加载在传感器的负荷相对比较集中，无法将单只传感器分别加载和对传感器灵敏度补偿调整，故建议选用传感器灵敏度一致性相差≦ 0. 1% 进行配对成组。

3. 9 严格执行传感器安装工艺

传感器在安装时，如果由于工艺水平的差异引起传感器水平、垂直方向的偏差，将导致传感器受力不均，从而影响测量精度。

1) 在传感器安装过程中，应保证载荷的重力线与传感器轴线在一条直线上，不得有其他的力矩作用在传感器上。多个传感器以上的场合应注意基础水平、使每个传感器受力均衡。

2) 传感器在安装时不允许进行任何焊接、钻孔等相关的机械加工。

3) 安装完传感器后如需要喷漆，确保油漆不会渗透到传感器和固定孔的间隙中。

4) 传感器插头的焊接严禁使用带腐蚀性和导电性的助焊剂，而应使用松香等中型助焊剂。

3. 10 做好使用维护

在首次使用电子称重系统时，必须按使用说明书进行仔细标定。为了保证系统的精度，在使用过程中应定期请当地计量部门对计量精度进行检定，检定周期一般为 6 个月。

4 结论

电子称重系统是一种精密仪器，要想达到较好的称量精度，需要对影响称重系统精度的各项因素进行综合考虑。

通过对影响电子称重系统精度的因素的介绍，对冶金起重机电子称重系统设计、制造、使用维护具有一定的参考价值。

参考文献

［ 1］ 张质文，虞和谦，王金诺，等 . 起重机设计手册［ M］ ． 中国铁道出版社，1998.

 

 

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